(57)【要約】【課題】  ノイズによる影響を少なくして、被計測物の品質評価値を求めるときの計測精度を向上させることが可能となる分光分析装置を提供する。【解決手段】  分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段が、分光スペクトルデータと基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物についての波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理、吸光度スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均吸光度スペクトルデータを求める平均値算出処理、平均値算出処理によって求めた平均値吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理、吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理の夫々を実行する。【選択図】        図１２
2006047212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光手段と、前記被計測物からの透過光又は反射光を分光する分光手段と、その分光手段にて分光された光を受光して分光スペクトルデータを計測する受光手段と、前記分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成されている分光分析装置であって、
前記評価手段が、
前記分光スペクトルデータと、前記投光手段からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して前記受光手段にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物についての波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理、
前記吸光度スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均吸光度スペクトルデータを求める平均値算出処理、
前記平均値算出処理によって求めた平均値吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理、
前記吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理の夫々を実行するように構成されている分光分析装置。
【請求項２】
計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光手段と、前記被計測物からの透過光又は反射光を分光する分光手段と、その分光手段にて分光された光を受光して分光スペクトルデータを出力する受光手段と、前記分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成されている分光分析装置であって、
前記評価手段が、
前記分光スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均分光スペクトルデータを求める平均値算出処理、
前記平均値算出処理によって求めた平均分光スペクトルデータと、前記投光手段からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して前記受光手段にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物について波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理、
前記吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理、
前記吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理の夫々を実行するように構成されている分光分析装置。
【請求項３】
前記計測箇所を通過するように前記被計測物を搬送する搬送手段が備えられている請求項１又は２記載の分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光手段と、前記被計測物からの透過光又は反射光を分光する分光手段と、その分光手段にて分光された光を受光して分光スペクトルデータを出力する受光手段と、前記分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成されている分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の分光分析装置は、例えば蜜柑や林檎等の被計測物を計測対象として、そのような被計測物に投光手段にて光を照射して被計測物から得られる透過光や反射光の特性に基づいて、被計測物の内部品質、例えば糖度や酸度等の内部品質を非破壊状態で計測するためのものであり、このような構成の分光分析装置において、従来では、次のように構成されたものがあった。
【０００３】
すなわち、複数の波長の光に分光する前記分光手段として凹面回折格子が備えられ、その凹面回折格子によって分光された計測対象光における各波長毎の光量を検出して分光スペクトルデータを計測する受光センサとして、例えば１０２４画素の分解能を有するＣＣＤラインセンサを備えて、前記受光センサにて得られた画素数に対応したデータ数を有する分光スペクトルデータを用いて被計測物の内部品質を評価する構成としたものがあった。説明を加えると、被計測物からの透過光とは別に、所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して前記受光手段にて計測された基準スペクトルデータを計測しておき、この基準スペクトルデータと、被計測物について計測した分光スペクトルデータとに基づいて、全画素について全て被計測物の光の吸収度を示す吸光度スペクトルデータを求め、更にその吸光度スペクトルデータを２次微分処理して２次微分吸光度スペクトルデータを求めるようになっており、この２次微分吸光度スペクトルデータと、周知の分光分析の手法である重回帰分析により求められて設定されている検量式とから被計測物の品質評価値を求めるようになっていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０７２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分光された光を受光して分光スペクトルデータを出力する受光手段は、例えば、電気回路等で発生する高周波ノイズ等のような外乱ノイズによる影響を受けることがあり、その結果、受光手段から出力される分光スペクトルデータに、被計測物からの透過光又は反射光のデータとは異なる異常な値が混じるおそれがある。
【０００６】
しかし、従来構成においては、このような外乱ノイズによる影響を受けて被計測物からの透過光又は反射光のデータとは異なるデータを含む分光スペクトルデータを、そのまま用いて吸光度スペクトルデータを求める処理や、その吸光度スペクトルデータを２次微分する処理を実行することになるため、被計測物の内部品質の評価を適切に行えないおそれがあった。
【０００７】
本発明の目的は、外乱ノイズによる影響をうけて分光スペクトルデータに異常な値が混じっているような場合であっても、被計測物の内部品質の評価を適切に行うことが可能となる分光分析装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１特徴構成は、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光手段と、前記被計測物からの透過光又は反射光を分光する分光手段と、その分光手段にて分光された光を受光して分光スペクトルデータを計測する受光手段と、前記分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成されている分光分析装置であって、前記評価手段が、前記分光スペクトルデータと、前記投光手段からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して前記受光手段にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物についての波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理、前記吸光度スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均吸光度スペクトルデータを求める平均値算出処理、前記平均値算出処理によって求めた平均値吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理、前記吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理の夫々を実行するように構成されている点にある。
【０００９】
第１特徴構成によれば、被計測物からの透過光又は反射光が分光手段にて分光され、その分光された光が受光手段により受光されて分光スペクトルデータが計測されることになる。そして、評価手段は、先ず、受光手段にて計測された分光スペクトルデータと、投光手段からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して受光手段にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物について波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理を実行する。
【００１０】
次に、前記吸光度スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均吸光度スペクトルデータを求める平均値算出処理を実行する。この平均値算出処理の具体的な処理形態としては、例えば、吸光度スペクトルデータについて設定個数分のデータの平均値を求める演算処理を波長変化方向に単位波長ずつ移動しながら繰り返し行うようにして平均吸光度スペクトルデータを求める処理、あるいは、メディアンフィルターを用いて設定個数分の吸光度スペクトルデータのうちの最大値と最小値との間の中央の値を平均吸光度スペクトルデータとして求める処理等がある。
【００１１】
このように移動平均化処理することにより、ノイズによる影響をうけて分光スペクトルデータに異常な値が混じっており、そのような分光スペクトルデータから吸光度スペクトルデータが求められた場合であっても、吸光度スペクトルデータを移動平均化処理することにより得られた吸光度スペクトルデータは波長変化方向に沿って均された状態となり、ノイズに起因した異常なデータがそのままの値で残ることがなく、そのようなノイズによる誤差を少ないものにすることが可能となる。
【００１２】
そして、次に、前記平均値算出処理によって求めた平均値吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理を実行し、更に、吸光度２次微分スペクトルデータと予め設定されている品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理を実行するのである。
【００１３】
ところで、上記したような外乱ノイズによる影響を少なくするために、同一の被計測物を対象として分光スペクトルデータを複数回計測して、その複数回の分光スペクトルデータを同一の波長のデータ同士を平均処理して平均化した分光スペクトルデータを求めることが考えられるが、このような構成であれば、被計測物を搬送手段によって搬送しながら前記分光スペクトルデータを計測するような場合には、同一の被計測物を対象として複数回にわたり同一計測条件で分光スペクトルデータを計測することが難しく、同一の被計測物を対象として複数回分光スペクトルデータを計測するという構成は採用できないものとなるが、請求項１に記載の構成によれば、被計測物を搬送手段によって搬送しながら分光スペクトルデータを計測するような構成であっても被計測物の品質評価値を良好に計測することが可能である。
【００１４】
従って、外乱ノイズによる影響をうけて分光スペクトルデータに異常な値が混じっているような場合であっても、被計測物の内部品質の評価を適切に行うことが可能となる分光分析装置を提供できるに至った。
【００１５】
本発明の第２特徴構成は、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光手段と、前記被計測物からの透過光又は反射光を分光する分光手段と、その分光手段にて分光された光を受光して分光スペクトルデータを出力する受光手段と、前記分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成されている分光分析装置であって、前記評価手段が、前記分光スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均分光スペクトルデータを求める平均値算出処理、前記平均値算出処理によって求めた平均分光スペクトルデータと、前記投光手段からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して前記受光手段にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物について波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理、前記吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理、前記吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理の夫々を実行するように構成されている点にある。
【００１６】
第２特徴構成によれば、被計測物からの透過光又は反射光が分光手段にて分光され、その分光された光が受光手段により受光されて分光スペクトルデータが計測されることになる。そして、評価手段は、先ず、前記分光スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均分光スペクトルデータを求める平均値算出処理を実行する。この平均値算出処理の具体的な処理形態としては、例えば、分光スペクトルデータについて設定個数分のデータの平均値を求める演算処理を波長変化方向に単位波長ずつ移動しながら繰り返し行うようにして平均分光スペクトルデータを求める処理、あるいは、メディアンフィルターを用いて設定個数分の分光スペクトルデータのうちの最大値と最小値との間の中央の値を平均分光スペクトルデータとして求める処理等がある。
【００１７】
このように平均化処理することにより、外乱ノイズによる影響をうけて分光スペクトルデータに異常な値が混じっているような場合であっても、その分光スペクトルデータを移動平均化処理して平均分光スペクトルデータを求めることにより、その平均分光スペクトルデータは波長変化方向に沿って均された状態となり、ノイズに起因した異常なデータがそのままの値で残ることがなく、そのようなノイズによる誤差を少ないものにすることが可能となる。
【００１８】
そして、平均値算出処理によって求めた平均分光スペクトルデータと、投光手段からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体に投射して受光手段にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物についての波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理を実行する。次に、吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理を実行し、更に、吸光度２次微分スペクトルデータと品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理を実行するのである。
【００１９】
従って、外乱ノイズによる影響をうけて分光スペクトルデータに異常な値が混じっているような場合であっても、被計測物の内部品質の評価を適切に行うことが可能となる分光分析装置を提供できるに至った。
【００２０】
本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成又は第２特徴構成に加えて、前記計測箇所を通過するように前記被計測物を搬送する搬送手段が備えられている点にある。
【００２１】
第３特徴構成によれば、被計測物が計測箇所を通過するように搬送手段によって搬送されることになり、このように搬送手段にて搬送されて移動している被計測物が計測箇所に至ると、その計測箇所に位置する被計測物に対して、投光手段にて光が投射され、且つ、その被計測物からの透過光又は反射光が受光手段にて受光されることなる。このように、被計測物が計測箇所を通過するように搬送手段によって搬送されて計測位置に対する被計測物の位置が時間の経過に伴って変化しているような場合には、同一の被計測物について分光スペクトルデータを複数回計測することは難しいものとなるが、分光スペクトルデータを計測する回数が例えば１回だけであっても、上述したように移動平均処理を行うことによって、ノイズに起因した異常なデータによる誤差を少ないものにしながら、被計測物の内部品質の評価を適切に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る分光分析装置の実施形態を果菜類の内部品質評価装置に適用した場合について図面に基づいて説明する。
前記内部品質評価装置は、被計測物として果菜類の一例であるミカンを計測対象としており、そのような果菜類の内部品質として糖度や酸度を計測するための装置であり、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射するようになっており、被計測物からの透過光を分光してその分光した光を受光して分光スペクトルデータを計測し、分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求めるようになっている。
【００２３】
詳述すると、前記内部品質評価装置は、図１、図２に示すように、被計測物に光を照射する投光手段としての投光部１と、被計測物を透過した光を受光して計測する受光部２と、各種の制御処理を実行するマイクロコンピュータ利用の制御部３等を備えて構成され、被計測物Ｍは、搬送手段としての搬送コンベア４により一列で縦列状に載置搬送される構成となっており、本装置による計測箇所Ｐを順次、通過していくように構成されている。そして、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して、投光部１と受光部２とが、計測箇所Ｐの左右両側部すなわち搬送コンベア４の搬送横幅方向の両側部に振り分けて配置される構成となっている。
【００２４】
前記投光部１の構成について説明する。
図４、図６に示すように、この投光部１は、２個のハロゲンランプからなる光源５からの光を互いに異なる照射用の光軸にて計測箇所に位置する被計測物に照射するように構成されている。又、各光源５による２本の照射用の光軸が計測箇所に位置する被計測物の表面部又はその近傍にて交差するように構成されている。すなわち、搬送コンベア４による搬送方向に沿って離間させた状態で２個の光源５が設けられ、これら２個の光源５の夫々に対応させて次のような光学系が備えられている。光源５が発光する光を反射させて被計測物Ｍの表面に焦点を合わせるための凹面形状の光反射板６が備えられ、この光反射板６にて集光される光の焦点位置近くに対応するように位置させて、大きめの絞り孔７ａを通過させることで集光された後の光の径方向外方側への広がりを抑制する絞り板７、大きめの絞り孔７ａを通過した光を通過させる状態、小さめの絞り孔８ａを通して通過させる状態、及び、光を遮断する状態の夫々に切り換え自在な照射範囲調節用の調節板８、集光された光源５からの光を平行光に変更させるコリメータレンズ９、平行光に変化した光を反射して計測箇所に向かうように屈曲させる反射板１０、この反射板１０にて反射された光を集光させる集光レンズ１１の夫々が１個の光源５に対する光学系として備えられている。前記各調節板８は、照射範囲調節用電動モータ１２によって一体的に揺動操作され、前記各状態に切り換え自在に構成されている。そして、この投光部１は上記したような各部材がケーシング１３に内装されてユニット状に組み立てられた構成となっている。
【００２５】
次に、受光部２の構成について説明する。
図４に示すように、この受光部２は、被計測物Ｍを透過した光を集光して平行光にさせる集光レンズ１４、並行光に変化した光のうち近赤外域である波長領域６８０〜９９０ナノメートル（ｎｍ）の範囲の光だけを上向きに反射し、それ以外の波長の光をそのまま通過させるバンドパスミラー１５、バンドパスミラー１５により上向きに反射された計測対象光を集光させる集光レンズ１６、集光レンズ１６を通過した光をそのまま通過させることを許容する開放状態と通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在な受光用シャッター機構１７、開放状態の受光用シャッター機構１７を通過した光が入射されると、その光を分光して前記分光スペクトルデータを計測する分光器１８等を備えて構成されている。尚、受光用シャッター機構１７の下方側、つまり光入射方向上手側箇所には、分光器１８に入射される光に対して作用する光量調整用の複数の各種のフィルターを切り換えるフィルター切換機構１９が備えられている。
【００２６】
前記分光器１８は、図７に示すように、受光部２における光量計測用の入光部としての入光口２０から入射した計測対象光を反射する反射鏡２１と、反射された計測対象光を複数の波長の光に分光する分光手段としての凹面回折格子２２と、凹面回折格子２２によって分光された計測対象光における各波長毎の光量を検出することにより分光スペクトルデータを計測する受光手段としての受光センサ２３とが、外部からの光を遮光する遮光性材料からなる暗箱１８ａ内に配置される構成となっている。前記受光センサ２３は、凹面回折格子２２にて分光した光を複数の波長領域に分割して、その各波長領域毎の光を各別に受光して光量に対応した電気信号に変換して出力する１０２４画素の電荷蓄積型の単位受光部を備えるＣＣＤラインセンサにて構成されている。この受光センサ２３は、詳述はしないが、各単位受光部毎に光量を電気信号（電荷）に変換する光電変換部と、その光電変換部にて得られた電荷を蓄積する電荷蓄積部、及び、その蓄積電荷を外部に出力させるための駆動回路等が備えられている。
【００２７】
図８に示すように、前記受光用シャッター機構１７は、放射状に複数のスリット２４が形成された円板２５をパルスモータ２６によって縦軸芯周りで回転操作される状態で備えて構成され、分光器１８には前記各スリット２４が上下に重なると光を通過させる開放状態となり、スリット２４の位置がずれると光を遮断する遮断状態となるように、スリット２４と略同じ形状の入光口２０が形成されており、光の漏洩がないように入光口２０に対して円板２５を密接状態で摺動する状態で配備して構成されている。つまり、この受光用シャッター機構１７は分光器１８に対する入光口２０に近接する状態で設けられている。
【００２８】
そして、投光部１及び受光部２を一体的に上下方向に位置調節自在な上下位置調節手段としての上下位置調節機構２９、及び、投光部１及び受光部２の夫々を各別に装置枠体Ｆに対して計測箇所に位置する被計測物に対して接近並びに離間する方向、すなわち、水平方向であって搬送コンベア４の搬送方向と直交する方向に沿って位置調節自在な水平位置調節手段としての水平位置調節機構３０が備えられている。
【００２９】
次に、前記上下位置調節機構２９について説明する。図１〜図３に示すように、品質評価装置の外周部を囲うように矩形枠状に組み付けられた装置枠体Ｆが備えられ、その装置枠体Ｆの上部側箇所から位置固定状態で４本の固定支持棒３１が垂下される状態で設けられ、これら４本の固定支持棒３１の下端部には支持台３２が取り付けられている。そして、この４本の固定支持棒３１に対して４箇所の摺動支持部３３により上下方向にスライド移動自在に昇降台３４が支持されている。又、装置枠体Ｆの上部側箇所から垂下状態に支持された送りネジ３５が電動モータ３６にて回動自在に設けられ、昇降台３４に備えられた雌ネジ部材３７がこの送りネジ３５に螺合しており、送りネジ３５を電動モータ３６にて回動操作することで昇降台３４が任意の位置に上下移動調節可能な構成となっている。尚、送りネジ３５は手動操作ハンドル３８でも回動自在に構成されている。
【００３０】
次に、水平位置調節機構３０について説明する。
前記昇降台３４には、図２に示すように、投光部１と受光部２との並び方向に沿って延びる２本のガイド棒３９が設けられており、ユニット状に組み付けられた投光部１並びに受光部２の夫々が着脱自在に取付けられる前記一対の取付部としての支持部材４０、４１が各ガイド棒３９にスライド移動自在に支持される構成となっている。前記各ガイド棒３９は長手方向両端側で連結具３９ａにて連結されている。又、前記昇降台３４には、投光部１と受光部２との並び方向に沿って延びる２本の送りネジ４２、４３が夫々、水平位置調節用動モータ４４、４５によって回動操作可能に設けられ、各支持部材４０、４１に備えられた雌ネジ部４６、４７が各送りネジ４２、４３に螺合しており、電動モータ４４、４５にて前記各送りネジ４２、４３を各別に正逆回動させることで、前記各支持部材４０、４１が各別に搬送コンベア４の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節可能な構成となっている。従って、各支持部材４０、４１に夫々各別に取付けられる投光部１及び受光部２は電動モータ４４、４５にて前記各送りネジ４２、４３を各別に正逆回動させることで前記水平方向、すなわち、計測箇所に対して接近並びに離間する方向での相対位置を変更調節することが可能となる。
【００３１】
又、前記搬送コンベア４における被計測物Ｍの通過箇所の上方側に位置させて、前記支持台３２から延設した支持部材４８にて支持される状態で校正用の基準体４９が設けられている。この基準体４９は、オパールガラスにて構成される所定の減光率を有する光学フィルターにて構成されている。
【００３２】
従って、電動モータ３６にて送りネジ３５を回動操作させると昇降台３４が上下移動調節されるが、それに伴って昇降台３４に支持されている投光部１及び受光部２を一体的に上下移動調節することができ、搬送コンベア４に対してその全体の上下方向の位置を変更調節することにより、図１に示すような通常計測位置と、図５に示すような校正用計測位置とに切り換えることができるようになっている。
又、前記各電動モータ４４、４５を回動操作させることで投光部１及び受光部２が各別に搬送コンベア４の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節することができる。
【００３３】
前記搬送コンベア４は無端回動帯４ａを電動モータ４ｂにより回動駆動する構成となっており、図１０に示すように、搬送コンベア４による前記計測箇所の搬送方向の上流側箇所には、被計測物が到達したことを検出すると検出信号を出力する光学式の通過検出センサ５０が備えられている。すなわち、この通過検出センサ５０は、発光器５０ａと受光器５０ｂとを搬送コンベア４の左右両側に振り分けて配置され、被計測物が計測対象箇所が通過したことを検出できるように構成されている。前記電動モータ４ｂの回動状態はロータリーエンコーダＥにより検出する構成となっている。
【００３４】
そして、この品質計測装置では、例えば、温州ミカンや夏ミカン等、被計測物Ｍとして減光率が異なる複数品種の果菜類を計測することができる構成となっており、品種の違いによる動作条件の設定は、作業員が人為的に行う構成となっている。つまり、図９に示すように、品種の違いに応じて設定位置を人為的に切り換える人為操作式の切換操作具５１が設けられ、この切換操作具５１の設定情報が制御部３に入力され、制御部３はその設定情報に対応して後述するように制御用の動作内容を変更するようになっている。
【００３５】
前記制御部３は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、受光センサ２３の検出情報に基づいて被計測物Ｍの内部品質を求める処理と各部の動作を制御する処理とを実行する構成となっている。従って、この制御部３は、被計測物の品質評価値を求める評価手段を構成することになる。
【００３６】
前記制御部３は、被計測物に代えて校正用の基準体４９に対して光を投射してその基準体４９からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報を計測するように各部の作動を制御する基準用情報計測モードと、被計測物に対して光を投射して品質評価用の受光情報を計測するように各部の作動を制御し、且つ、基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物の品質情報を求める品質情報計測モードとに切り換え自在に構成されている。
【００３７】
以下、制御部３の制御動作について具体的に説明する。
先ず、前記基準情報計測モードにおける制御部３の処理について説明する。
搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を停止させている状態で、上下位置調節機構２９によって投光部１及び受光部２の位置を校正用計測位置に切り換える。又、切換操作具５１にて設定されている品種に応じて各部の状態を校正用計測状態に切り換える。つまり、投光部１における照射範囲などの投光条件、受光部２におけるフィルター切換機構１９の切り換え状態等の受光条件を切り換える。
【００３８】
又、投光部１からの光を被計測物Ｍに代えて前記基準体４９に照射して、その基準体４９を通過した後の透過光を、受光センサ２３にて分光してその分光した光を受光して得られた分光スペクトルデータを基準用の受光情報としての基準分光スペクトルデータとして計測する。又、このとき、受光部２２への光が遮断された無光状態での受光センサ２３の検出値（暗電流データ）も合わせて計測される。すなわち、前記受光部２の受光用シャッター機構１７を遮蔽状態に切り換えて、そのときの受光センサ２３の単位画素毎における検出値を暗電流データとして求めるようにしている。
【００３９】
又、このとき、設定時間だけ電荷蓄積処理を実行したのちに蓄積した電荷を送り出す送出処理を実行するように受光センサ２３の動作を制御するが、受光センサ２３が電荷蓄積処理を行う状態において、受光用シャッター機構１７を遮蔽状態から開放状態に切り換えてその開放状態を開放維持時間Ｔ２が経過する間維持した後に遮蔽状態に戻すようにその動作を制御する。この開放維持時間Ｔ２は、複数品種の被計測物Ｍについて、その品種の違いに応じて変更させる構成となっている。
【００４０】
次に、品質情報計測モードにおける制御部３の処理について説明する。
この品質情報計測処理モードにおいては、上下位置調節機構２９、具体的には上下位置調整用電動モータ３６を操作して昇降台３４を通常計測位置に切り換えて、搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を行う。そのとき、指令された品種に応じて昇降位置を変更調節するようになっている。つまり、被計測物の品種が異なると、被計測物の大きさが異なるから光を投射する位置と透過光を受光する受光位置とを適切な位置に調整するのである。
【００４１】
そして、制御部３は、図１１に示すように、被計測物が計測箇所に存在しないとき及び被計測物が計測箇所に存在しても後述するような品質評価用の受光情報の取得が終了しているときは、常に、蓄電開始タイミングから蓄電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に電荷を蓄積させ、その後、放電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に蓄積された電荷を放出させる電荷蓄積放電処理を設定周期Ｔ１毎に繰り返し実行するように受光センサ２３の動作を制御するように構成されている。又、通過検出センサ５０の検出情報に基づいて被計測物の先頭位置が手前側位置に到達したことを検出してから、ロータリーエンコーダＥの検出情報に基づいて被計測物が計測箇所に至ったことを判別するように構成されている。
【００４２】
このように被計測物Ｍが計測箇所に至ったものと判別すると、前記電荷蓄積放電処理を繰り返し実行するのではなく、その時点から放電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に蓄積された電荷を放出させ、その後、計測用設定時間が経過するまで受光センサ２３に品質評価用の受光情報として用いるための電荷を蓄積させる計測用電荷蓄積処理を実行することになる。又、制御部３は、このような受光センサ２３の動作切り換えと併行して、被計測物が前記計測箇所に至るとシャッター機構１７を遮蔽状態から開放状態に切り換え、且つ、その開放状態を電荷蓄積を行うための計測用設定時間Ｔ２が経過するまで維持した後に遮蔽状態に戻すようにシャッター機構１７の動作を制御するよう構成されている。このようにして、計測用設定時間Ｔ２が経過するまで投光部１から照射され被計測物を透過した光を受光部２にて分光した光を受光センサ２３にて受光して電荷を蓄積することができる。そして、この計測用設定時間Ｔ２が経過した後に、蓄積された電荷を取り出して異なる波長毎の受光光量を計測して計測分光スペクトルデータを求める。
【００４３】
そして、このようにして得られた基準分光スペクトルデータ、暗電流データ及び計測分光スペクトルデータに基づいて公知技術である分光分析手法を用いて被計測物Ｍの内部品質を解析する演算処理を実行するように構成されている。
【００４４】
つまり、計測分光スペクトルデータを基準分光スペクトルデータ、及び、暗電流データを用いて正規化して、分光された各波長毎の吸光度スペクトルデータを得るとともに、その吸光度スペクトルデータを二次微分した検出２次微分スペクトルデータを求める。このように求められた検出２次微分スペクトルデータのうち成分を算出するための特定波長の二次微分値と予め設定されている検量式とにより、被計測物Ｍに含まれる糖度に対応する成分量や酸度に対応する品質評価値としての成分量を算出する品質評価処理を実行するように構成されている。
【００４５】
更に説明を加えると、制御部３は、図１２に示すように、分光スペクトルデータを計測する処理（ステップ１）に加えて、前記分光スペクトルデータと、前記基準スペクトルデータと、暗電流データとに基づいて、被計測物についての波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理（ステップ２）、前記吸光度スペクトルデータを波長変化方向に移動平均化処理して平均吸光度スペクトルデータを求める平均値算出処理（ステップ３）、前記平均値算出処理によって求めた平均値吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理（ステップ４）、前記吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理（ステップ５）の夫々を実行するように構成されている。
【００４６】
前記吸光度データ算出処理について説明する。吸光度スペクトルデータＡｂｓは、基準分光スペクトルデータをＲｄ、計測分光スペクトルデータをＳｄとし、暗電流データをＤａとすると、
【００４７】
［数１］
Ａｂｓ＝ｌｏｇ[（Ｓｄ−Ｄａ）／（Ｒｄ−Ｄａ）]
【００４８】
という演算式にて求められる。この吸光度スペクトルデータｄは、受光センサ２３における１０２４個の単位受光部の各計測値の夫々に対応して求められるものである。図１３（イ）〜（ニ）に夫々、計測分光スペクトルデータＳｄ、基準分光スペクトルデータＲｄ、暗電流データＤａ、吸光度スペクトルデータＡｂｓの具体例を示している。
【００４９】
次に、平均値算出処理について説明する。この平均値算出処理では、吸光度スペクトルデータについて設定個数分のデータの平均値を求める演算処理を波長変化方向に単位波長ずつ移動しながら繰り返し行うようにして平均吸光度スペクトルデータを求める構成となっている。具体的には、この平均吸光度スペクトルデータｙ（ｉ）は下記数２により求められる。
【００５０】
［数２］
2006047212.tif 000003
【００５１】
尚、「ｎ」は全データ点数、「Ｎ」は平均するデータ点数（窓幅）、「ｍ」は平均を行う範囲であり、対象とする点を「ｉ」としたとき、「ｉ±ｍ」の範囲にわたって平均を行うものであり、Ｎ＝２ｍ+１の関係がなりたつ。そして、「ｎ」を１０２４とし、「Ｎ」を６１とすると、上記数２は
【００５２】
［数３］
2006047212.tif 000004
【００５３】
で表すことができる。
【００５４】
図１３（ニ）に示した１０２４個の異なる波長に対する吸光度スペクトルデータにおいて、窓幅（平均個数）として例えば６１個を設定して移動平均を行う処理を行ったときの平均吸光度スペクトルデータｙ（ｉ）の具体例を図１４（イ）に示している。
【００５５】
前記２次微分演算処理では、平均値吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求めることになるが、この２次微分処理について簡単に説明すると、平均値吸光度スペクトルデータのうちの対象となるデータに対して波長変化方向に隣り合うデータの差、具体的には、対象とするデータよりも長波長側のデータと、対象とするデータよりも短波長側のデータとの差分値を出力値とする処理を全データについて行う微分処理を実行し、更に、このような微分処理を再度行って吸光度２次微分スペクトルデータを求めることになる。図１４（イ）に例示した平均吸光度スペクトルデータｙ（ｉ）を２次微分処理して得られた吸光度２次微分スペクトルデータの具体例を図１４（ロ）に示している。この図から明らかなように滑らかな変化を示すデータとなっている。
【００５６】
ところで、上記したような移動平均処理を行わない場合には、例えば、図１４（ニ）に示すように、外乱ノイズの存在によって細かな凹凸が多く含まれる状態の吸光度２次微分スペクトルデータとなり、被計測物の品質評価を適正に行えないものとなる。
【００５７】
次に、評価値算出処理を実行するが、このとき、吸光度２次微分スペクトルデータを波長基準のデータに変換する処理を行うようになっている。つまり、上記したステップ１〜４までの各処理は、受光センサ２３における１０２４個の単位受光部の各計測値の夫々に対して演算が行われるが、波長校正処理によって特定の２波長に対応する２点の特定の単位受光部が予め分かっているので、その情報から各単位受光部がどの波長に対応するかを求めて、吸光度２次微分スペクトルデータを波長基準のデータに変換するのである（例えば、図１４（ハ）参照）。説明を加えると、このような波長基準のデータに変換するまでの処理は、全て受光センサ２３の各単位受光部毎に計測されたデータに基づいて、言い換えると受光素子番号を基準にした処理が行われるが、このような素子番号基準のデータを波長基準のデータに変換するのである。又、このとき、図１４（ハ）に示す例では、波長が７５０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲において約２ｎｍ毎のデータとして求めるようにしている。
【００５８】
そして、吸光度スペクトルデータｄを二次微分した値のうち特定波長の値と、下記の数４に示されるような検量式とを用いて、被計測物Ｍに含まれる糖度や酸度に対応する成分量を算出するための検量値を求めるのである。
【００５９】
［数４］
Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ｘ（λ１）＋Ｋ２・Ｘ（λ２）
【００６０】
但し、
Ｙ  ；成分量に対応する検量値
Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２  ；係数
Ｘ（λ1 ），Ｘ（λ2 ）  ；特定波長における吸光度スペクトルの二次微分値
【００６１】
尚、成分量を算出する成分毎に、特定の検量式、特定の係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２、及び、波長λ１，λ２等が予め設定されて記憶されており、制御部３は、この成分毎に特定の検量式を用いて各成分の検量値（成分量）を算出する構成となっている。
【００６２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
この第２実施形態では、前記制御部による被計測物Ｍの内部品質を解析する演算処理する構成が異なる他は、第１実施形態の構成と同じであるから、異なる構成についてのみ説明するようにして同じ構成については説明は省略する。
【００６３】
この実施形態では、制御部３は、図１５に示すように、分光スペクトルデータを計測する処理（ステップ１）に加えて、前記分光スペクトルデータを波長変化方向に移動平均処理して平均分光スペクトルデータを求める平均値算出処理（ステップ２）、前記平均値算出処理によって求めた平均分光スペクトルデータと、投光部１からの光を所定の吸光度特性を有する校正用基準体４９に投射して受光センサ２３にて計測された基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物について波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求める吸光度データ算出処理（ステップ３）、吸光度スペクトルデータを２次微分処理して吸光度２次微分スペクトルデータを求める２次微分演算処理（ステップ４）、前記吸光度２次微分スペクトルデータと前記品質解析用の検量式とに基づいて被計測物の品質評価値を求める評価値算出処理（ステップ５）の夫々を実行するように構成されている。
【００６４】
前記平均値算出処理では、ステップ１にて計測された分光スペクトルデータについて設定個数分のデータの平均値を求める演算処理を波長変化方向に単位波長ずつ移動しながら繰り返し行うようにして平均分光スペクトルデータを求める構成としているが、その移動平均の処理の方法は、第１実施形態にて説明した前記吸光度スペクトルデータを波長変化方向に移動平均処理するときの手法と同じ手法を用いることができる。
【００６５】
又、吸光度データ算出処理では、平均分光スペクトルデータと基準スペクトルデータとに基づいて、被計測物について波長と吸光度との関係を示す吸光度スペクトルデータを求めるのであるが、この吸光度スペクトルデータは、第１実施形態にて説明した数１の演算により求めることができる。但し、数１の「Ｓｄ」としては、ステップ１で計測された分光スペクトルデータではなく、前記平均分光スペクトルデータを用いて演算することになる。前記２次微分演算処理並びに評価値算出処理については、第１実施形態のときと同じであるから説明は省略する。
【００６６】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００６７】
（１）上記第１実施形態では、前記平均値算出処理として、吸光度スペクトルデータについて設定個数分のデータの平均値を求める演算処理を波長変化方向に単位波長ずつ移動しながら繰り返し行うようにして平均吸光度スペクトルデータを求める構成としたが、このような構成に代えて、メディアンフィルターを用いて設定個数分の吸光度スペクトルデータのうちの最大値と最小値との間の中央の値を平均吸光度スペクトルデータとして求める構成としてもよい。すなわち、前記吸光度スペクトルデータのうちの特定の画素に対して、メディアンフィルターを用いて、特定の画素を中央としてその両側に位置する設定個数分の吸光度スペクトルデータのうちの最大値と最小値との間の中央の値を求めて、その中央値を前記特定の画素における平均吸光度スペクトルデータとして求める処理を実行し、そのような処理を全画素にわたって行う構成としてもよい。
【００６８】
又、上記第２実施形態では、前記平均値算出処理として、分光スペクトルデータについて設定個数分のデータの平均値を求める演算処理を波長変化方向に単位波長ずつ移動しながら繰り返し行うようにして平均分光スペクトルデータを求める構成としたが、このような構成に代えて、上述したようなメディアンフィルターを用いて設定個数分の分光スペクトルデータのうちの最大値と最小値との間の中央の値を平均吸光度スペクトルデータとして求める構成としてもよい。すなわち、前記分光スペクトルデータのうちの特定の画素に対して、メディアンフィルターを用いて、特定の画素を中央としてその両側に位置する設定個数分の吸光度スペクトルデータのうちの最大値と最小値との間の中央の値を求めて、その中央値を前記特定の画素における平均分光スペクトルデータとして求める処理を実行し、そのような処理を全画素にわたって行う構成としてもよい。
【００６９】
（２）上記各実施形態では、投光部と受光部とが搬送コンベアの左右両側に振り分け配備されて、計測箇所に位置する被計測物に対して、横一側外方から横向きに光を投射して、被計測物を透過した光を前記受光部にて受光する構成としたが、このような構成に代えて、次のように構成するものでもよい。
【００７０】
図１６に示すように、一対の投光部１、１を搬送コンベア４の左右両側に振り分け配備し、計測箇所に位置する被計測物に夫々の投光部１、１にて光を投射するように構成して、搬送コンベア４における被計測物を載置支持する載置体４ａに上下に貫通する貫通孔５２を形成しておき、被計測物を透過した後に前記貫通孔５２を通して下方側に放出される光を受光するように、受光部２における受光作用部を搬送コンベア４における計測箇所の下方側に位置させる状態で設ける構成としてもよい。図１６に示す例では、貫通孔５２を通して下方側に放出される光を光ファイバー５３により受光部に導く構成としている。又、このような構成に限らず、貫通孔５２を通して下方側に放出される光を直接、受光部２に入射するように搬送コンベアの下方側に受光部を配備する構成としてもよい。
【００７１】
（３）上記各実施形態では、投光手段の光源としてハロゲンランプを用いたが、これに限らず、水銀灯、Ｎｅ
放電管等の各種の光源を用いてもよく、受光部における受光手段としの受光センサは、ＣＣＤ型ラインセンサに限らずＭＯＳ型ラインセンサ等の他の検出手段を用いるようにしてもよい。
【００７２】
（４）上記各実施形態では、被計測物からの透過光に基づいて品質評価用の受光情報及び基準用の受光情報を計測するようにしたが、この構成に代えて、被計測物Ｍからの反射光に基づいて品質評価用の受光情報及び基準用の受光情報を計測するようにしてもよい。
【００７３】
（５）上記各実施形態では、被計測物Ｍの内部品質として、糖度や酸度を例示したが、これに限らず、食味の情報等、それ以外の内部品質を計測してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】内部品質評価装置の正面図
【図２】内部品質評価装置の側面図
【図３】内部品質評価装置の平面図
【図４】投光部及び受光部の断面図
【図５】校正用計測位置にあるときの内部品質評価装置の正面図
【図６】投光部の断面図
【図７】分光器の構成図
【図８】シャッター機構を示す図
【図９】制御ブロック図
【図１０】内部品質評価装置の設置状態を示す平面図
【図１１】計測作動のタイミングチャート
【図１２】制御処理のフローチャート
【図１３】実測データを示す図
【図１４】実測データを示す図
【図１５】別実施形態の制御処理のフローチャート
【図１６】別実施形態の内部品質評価装置の正面図
【符号の説明】
【００７５】
１          投光手段
４          搬送手段
２２        分光手段
２３        受光手段
４９        校正用基準体
【図１】
2006047212.tif 000005
【図２】
2006047212.tif 000006
【図３】
2006047212.tif 000007
【図４】
2006047212.tif 000008
【図５】
2006047212.tif 000009
【図６】
2006047212.tif 000010
【図７】
2006047212.tif 000011
【図８】
2006047212.tif 000012
【図９】
2006047212.tif 000013
【図１０】
2006047212.tif 000014
【図１１】
2006047212.tif 000015
【図１２】
2006047212.tif 000016
【図１３】
2006047212.tif 000017
【図１４】
2006047212.tif 000018
【図１５】
2006047212.tif 000019
【図１６】
2006047212.tif 000020